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第七章 流动式起重机安全技术第一节 流动式起重机的分类和构造流动式起重机是指在带载或空载情况下，能在无轨道路行驶，机体靠重力保持稳定的臂架或门架型起重机。它具有操纵方便，机动灵活，转移迅速等优点。广泛应用于港口、车站、货场、工厂等地的货物装卸，也用于建筑施工和设备安装。因此，这类起重机也被称为工程起重机。一、流动式起重机的分类按照结构特点不同，流动式起重机可分为汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、轮胎式集装箱门式起重机、集装箱正面吊运起重机、集装箱侧面吊运起重机、随车起重机、全路面起重机和集装箱跨运车。1、汽车起重机起重机作业部分安装在通用或专用汽车底盘上的起重机称为汽车起重机（如图7-1），汽车起重机在行驶状态和作业状态分别使用不同的驾驶室。它行驶速度快、机动性强，适合于经常转换工作场地作业的情况下使用；汽车起重机不允许吊载行驶。2、轮胎起重机起重机作业部分安装在专门设计的自行轮胎底盘上的起重机称为轮胎起重机（如图7-2）。轮胎起重机在行驶状态和作业状态均使用同一个驾驶室。它轴距短，可以吊载行驶和全周作业。适用于建筑工地，车站码头等相对稳定的工作场地作业。近年来，高速越野轮胎起重机得到了迅速发展，兼有汽车起重机和轮胎起重机二者的优点，使用范围更广。 图7-1 图7-23、履带起重机履带起重机是起重作业部分安装在履带底盘上，依靠履带行驶的起重机（如图7-3）。这种起重机稳定性好，能在松软的路面或场地上行驶，爬坡能力强，转弯半径小，作业时不需要支腿支撑，因此最适合建筑工地使用。4、轮胎式集装箱门式起重机轮胎式集装箱门式起重机是集装箱货物进行堆码作业的专用机械（如图7-4）。它由门形支架、动力传动系统、起升机构、大车运行机构、小车运行机构及伸缩式吊具等组成。装有集装箱吊具的行走小车沿主梁轨道行走，进行集装箱装卸和堆码作业，轮胎式行走机构可使起重机在货场上行走，并可作九十度直角转向，从一个货场转移到另一货场，作业灵活。 图7-3 图7-45、集装箱正面吊运起重机集装箱正面吊运起重机是通过改变可伸缩动臂的长度和角度，实现集装箱装卸和堆垛作业的工业搬运车辆（如图7-5）。广泛用于集装箱码头，公路集装箱枢纽站等中小型堆场的堆垛作业，也可以作为码头前沿与堆场间的短距离搬运作业。它具有机动性强、作业效率高、安全可靠、操作简便舒适等优点，是一种比较理想的货场装卸搬运机械。6、集装箱侧面吊运起重机集装箱侧面吊运起重机与集装箱正面吊运起重机结构相类似，集装箱侧面吊运起重机的吊具在整机的侧面，其适用范围也与集装箱正面吊运起重机相似。7、随车起重机随车起重机是一种安装在普通载货汽车上的起重装置，该种产品在发达国家的使用已经非常普遍（如图7-6）。随着我国国民经济快速发展，人们对工作效率和工作条件的要求日益提高，随车起重机在我国逐渐被人们接受。随车起重机一般分为折叠臂式和伸缩臂式二种基本规格，其中折叠臂式随车起重机一般也包括多节伸缩吊臂。安装了随车起重机的普通载货汽车称为随车起重运输车。8、全路面起重机全路面起重机作为工程起重机行业的一个重要产品系列，综合了汽车起重机快速转移和越野轮胎式起重机能越野、负载行驶等主要特点（如图7-7）。这种合二为一的产品与普通类型的汽车起重机相比具有明显优势：更加优越的起重性能，越野能力强，能够适应不同工作的要求。该机型在国际市场上的销量仅次于汽车起重机。 图7-5 图7-69、集装箱跨运车集装箱跨运车是一种应用于集装箱码头和集装箱中转站堆场的集装箱专用装卸机械，其作用是实现集装箱的水平运输、堆码及对集装箱半挂车进行装卸作业（如图7-8）。在流动式起重机中，由于汽车起重机和轮胎起重机使用广泛，所以本章以介绍这两种机型为主。 图7-7 图7-8二、流动式起重机的主要组成流动式起重机主要组成有动力装置、工作机构、金属结构、控制装置和行驶机构等。1动力装置动力装置即为动力源。有内燃机和外接电源两种形式。使用外接电源的流动式起重机不多见，一般只局限于港口、仓库与装卸区域内的起重机使用。而采用内燃机为动力的流动式起重机最为普遍。其动力传递方式又有以下三种。（1）内燃机机械传动这种传动方式是通过一系列的机械零部件将内燃机的机械能传递到各工作机构进行做功。由于机械零部件都是刚体，故传动可靠，效率高。其缺点是传动装置笨重复杂，各工作机构难以得到合理布置，所以现代汽车起重机中已很少采用。（2）内燃机电力传动这种传动方式是把内燃机的机械能经过发电机转变为电能，然后用导线、电器等将电能输送到各电动机，再以少量机械零部件驱动各工作机构。如QL316型轮胎起重机的传动方式为：柴油机直流发电机各机构电动机工作机构。该传动方式使用的机械零部件数量少，总体布置方便，操纵轻便、调速性能好，维护简便。其缺点是造价高、电机重量大。（3）内燃机液压传动这种传动方式是先把内燃机的机械能经油泵转变为液压能，经油管和各种控制阀将液压能传给油缸和液压马达，油缸和液压马达再将液压能转变为机械能驱动各工作机构。由于液压传动调速方便，传动平稳，操纵轻便，元件体积小，重量轻，具有限速、自锁功能，总体布置合理等优点，被起重机广泛应用。2工作机构起重机的工作机构包括起升机构、变幅机构、回转机构、吊臂及伸缩机构等。起升机构可以实现吊钩的垂直上下运动；回转机构可以实现吊钩在水平平面内移动；吊臂伸缩机构可以在伸缩吊臂的同时改变起重机工作幅度和起升高度。以上四种机构的组合，能实现吊钩在起重机能及范围内的任意运动。如图79所示。图7-9液压伸缩臂式起重机3金属结构金属结构包括起重机的起重臂、回转平台、车架和支腿四个部分。起重机的工作机构和其它装置都安装在金属结构上，承受着起重机的自重以及作业时的各种载荷。为保证强度和减轻自重，金属结构使用优质钢材焊接而成。4控制装置控制装置是用以操纵和控制起重机各工作机构，使各机构能按要求进行启动、调速、换向、停止，从而实现起重机作业的各种动作。控制装置主要由操纵杆、控制阀、按钮、开关、控制电器等组成。5行驶机构流动式起重机的行驶机构就是通用或专用的起重机底盘。它是支撑起重机装置的基础。行驶机构一般由传动系、行驶系、转向系和制动系等组成。三、流动式起重机的基本参数除第一章第三节已介绍了起重量、起升高度、工作幅度、起重力矩、工作速度等外，还有以下参数。1支腿跨距支腿跨距是指起重机作业时支腿的外伸尺寸。2通过性参数通过性参数是指起重机能够通过各种道路能力的参数。有接近角，离去角，最小转弯半径r，最小离地间隙h,最大爬坡度等。3外形尺寸外形尺寸是指整机的长度、宽度、高度的最大尺寸。它受到道路、桥梁、隧道等限制。各国对外形尺寸都有具体规定，通常宽度限制在3.4m,总高不超过4m。4轴荷轴荷是指起重机单轴的最大负荷。德国规定为12t,英国规定为11t,法国与日本规定为13t,我国规定为1213t。5自重自重指起重机在非工作状态下的整机本身的总重量。它是衡量起重机经济性能的一项综合性指标。第二节 流动式起重机的发动机流动式起重机所使用的发动机主要是内燃机，其特点是燃料在机器内部燃烧，将其热能转变为机械能，带动起重机工作。按使用燃料不同内燃机可分为汽油发动机和柴油发动机。一、发动机的工作原理1、发动机的主要名词术语工作循环：在发动机内每一次热能转变为机械能的过程。上止点：在气缸中活塞离曲轴中心最远处。下止点：在气缸中活塞离曲轴中心最近处。活塞行程：上止点与下止点之间的距离。气缸工作容积：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。燃烧室容积：活塞在上止点时，活塞上面的全部气缸容积。气缸总容积：活塞在下止点时，活塞上面的全部气缸容积。压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比。发动机工作容积（即发动机排气量）：多缸发动机各气缸工作容积的总和。有关发动机的名词术语可以参照图710进行理解。2、四行程汽油工作原理四行程发动机的工作循环包括四个活塞行程，即进气行程、压缩行程、膨胀行程（做功行程）、排气行程。汽油机的工作原理如下：图7-10 发动机示意图（1）进气行程（见图7-11）在这个行程中，排气门关闭，进气门开启，活塞被曲轴带动从上止点向下止点移动。当活塞从上止点向下止点移动时，气缸在活塞上方的空间增大，压力降低，产生真空度，这时可燃混合气由化油器经进气管、进气门吸入气缸。活塞到达下止点时，进气门关闭，进气行程结束。进气终了时，曲轴旋转了1800。此时，混合气的温度上升到80130。（2）压缩行程（见图7-11b）在这个行程中，进、排气门均关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动，压缩可燃混合气。当活塞到达上止点时，压缩行程结束。压缩终了时，曲轴旋转了1800。比时，混合气被压缩到活塞上方很小的空间内，温度和压力都迅速升高。温度达到300400，压力达到0.6-0.9MPa。（3）膨胀行程（见图7-11c）压缩行程结束时，燃烧室中的可燃混合气被火花塞发出的电火花点燃。由于进、排气门仍然关闭，可燃混合气迅速燃烧膨胀，压力和温度升高，最高压力可达3-4MPa,温度可达2000-2700。缸内高压气体推动活塞向下移动，并通过连杆使曲轴旋转做功。当活塞下行到下止点时，曲轴旋转了半转，膨胀行程结束。行程终了时，缸内压力降到0.4-0.5MPa,温度降为1000-1200。图7-11 四行程发动机的工作过程a)进气 b)压缩 c)膨胀 d)排气（4）排气行程（见图7-11d）在这个行程中，进气门关闭、排气门开启。曲轴带动活塞由下止点向上止点移动，将废气经排气门排出气缸。当活塞到达上止点时，排气行程结束。这时曲轴旋转了半转。排气终了时，缸内温度降为500-800。发动机经过进气、压缩、膨胀做功、排气四个过程完成一个工作循环，在这期间，活塞在上、下止点间往复移动四个行程、曲轴旋转了两周，因此，这类发动机称为四行程发动机。3、四行程柴油机工作原理四行程柴油机与汽油机的工作过程相近，但由于柴油机所用的燃料为柴油，黏度比汽油大，不易蒸发，但其自燃温度比汽油低，因此，可燃混合气的形成及点火方式与汽油机有所差别。图7-12 四行程柴油机示意图1-喷油泵 2-喷油器如图7-12所示为四行程柴油机。其进气行程吸入的是纯空气，而不是混合气。在压缩行程终了时，柴油才经过喷油泵1将油压提高到10MPa以上，通过喷油器2喷入气缸，在很短的时间内与被压缩的高温空气混合形成可燃混合气。因此，柴油机的混合气是在气缸内形成，而不是像汽油机那样，混合气主要是在气缸外的化油器中形成的。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时，气缸内的空气压力可达3.5-4.5MPa),温度高达500-700，大大超过了柴油的自燃温度。当柴油喷入气缸后，便在很短时间内与高温高压空气混合，自行着火燃烧，而不是像汽油机那样靠火花塞发火燃烧。 柴油机与汽油机比较各有优缺点。汽油机的优点是转速高达（5000-6000r/min）,重量轻，噪声小，容易启动，制造维修费用低；缺点是功率小，油耗高。柴油机的优点是功率大，油耗低，燃料价格低；缺点是转速低，重量重，制造和维修费用高。4、多缸发动机的工作顺序在发动机的工作循环中，只有膨胀行程是对外做功的，其余行程都是辅助行程，它们不仅不对外做功，而且还要消耗一部分能量。因此单缸发动机运转不均匀，还难以启动。为改善发动机的技术性能，便出现了多缸发动机。多缸发动机的各缸共用一根曲轴，都进行着相同的工作循环，每个活塞都承受着做功压力，推动着同一根曲轴旋转。如果各缸的做功行程合理的错开，间隔相同的转角按一定的次序分别推动曲轴，发动机就会均匀运转。多缸发动机的各个气缸发生同各行程的次序称为气缸工作顺序。四缸发动机的常用工作顺序为1-3-4-2。六缸发动机的工作顺序一般为1-5-3-6-2-4（如图7-13）。二、发动机的组成汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、点火系、冷却系、润滑系和启动系组成。柴油发动机则没有点火系，燃料供给系不同于汽油发动机，其余部分基本相同。1、曲柄连杆机构的作用是承受燃烧气体压力，将活塞的直线运动变为曲轴的旋转运动，将热能转变为机械能。曲柄连杆机构主要由活塞连杆组，曲轴飞轮组组成。主要零件有缸体、缸盖、活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等（如图7-13）。 图7-132、配气机构配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和着火顺序的要求定期开启和关闭气缸的进气门和排气门，使新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）及时进入气缸，废气及时排出缸外。根据气门组的安装位置，配气机构的布置形式有顶置气门式和侧置气门式两种。现在侧置气门式已逐渐被淘汰。顶置气门式配气机构的进、排气门都安装在缸盖上，它一般由气门、气门导管、气门弹簧、摇臂轴、摇臂、推杆、凸轮轴，正时齿轮等组成（如图7-14）。为了防止在热态下气门关闭不严，气门与推杆间必须留有适当间隙，此间隙称为气门间隙。在使用中，由于磨损，气门间隙会变大，应定期进行调整。3、汽油机供给系图7-14 1-凸轮轴 2-挺杆 3-推杆 4-调整螺钉 5-摇臂 6-气门弹簧座 7-气门弹簧 8-气门 9-气缸盖汽油机供给系的作用是根据发动机各种不同工况的要求，配制一定数量和浓度的可燃混合气送入气缸，并将燃烧后的废气排出机外。它一般由汽油箱，汽油滤清器、汽油泵、化油器、空气滤清器、进排气管、消声器、油管等组成（如图7-15）。4、柴油机供给系柴油机供给系的作用是根据发动机各种工况，适时、适量地将燃油以雾状形式喷入气缸，使发动机迅速发火做功。它一般由柴油箱、柴油滤清器、低压泵、高压泵、喷油器、油管、空气滤清器飞进排气管、消声器等组成（如图7-16）。 图7-15 图7-16现代发动机汽、柴油供给系大多采用电子控制装置取代传统的机械系统(如化油器)来控制发动机的供油过程。如汽油机电喷系统就是通过各种传感器将发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴位置、车辆行驶状况等信号输入电子控制装置。电子控制装置根据这些信号参数，计算并控制发动机各气缸所需要的喷油量和喷油时刻,将汽油在一定压力下通过喷油器喷入到进气管中雾化。并与进入的空气气流混合,进入燃烧室燃烧,从而确保发动机和催化转化器始终工作在最佳状态。这种由电子系统控制将燃料由喷油器喷入发动机进气系统中的发动机称为电喷发动机。电子喷射发动机与化油器式发动机相比，突出的优点是能准确控制混合气的质量，保证气缸内的燃料燃烧完全，使废气排放物和燃油消耗都能够降得下来，同时它还提高了发动机的充气效率，增加了发动机的功率和扭矩。5、点火系点火系的功用是按照发动机的工作顺序，在压缩行程的适当时刻，使燃烧室内的火花塞产生强烈的电火花，点燃被压缩的可燃混合气。点火系（如图7-17）一般由电源3、点火线圈2、分电器3、断电器4、电容器5、点火开关1、高压导线7、火花塞6等组成.6、润滑系图7-17润滑系的作用有润滑、冷却、清洁、密封、防蚀等作用。它一般由机油盘、机油泵、滤油器、管路、油道、限压阀、机油表、冷却器等组成（如图7-18）。 图7-187、冷却系冷却系的作用是保证发动机在最适宜的温度下工作，以获得良好的动力性和经济性。冷却方式有水冷式和风冷式两种，起重机的发动机常用水冷式。最适宜的工作温度为80-90。冷却系一般由水泵、散热器、风扇、水套、分水管、百叶窗、水温表、放水开关等组成（如图7-19）。 图7-198、启动系启动系的作用是利用外力使发动机由静止状态转入怠速运转状态。它主要由蓄电池、直流电动机、操纵机构、离合机构、启动开关等组成（如图7-20）。图7-20三、发动机的安全技术要求应定期对发动机进行各种技术保养，使其满足下列要求：（1）发动机应有良好的启动性能。（2）怠速稳定，运转正常，各机构不得有异响。（3）机油压力正常，冷却系水温不得超过90。（4）发动机动力性能良好，能满足起重机工作需要。（5）发动机的烟度和污染物排放符合国家有关标准。第三节 流动式起重机的工作机构一、起升机构起升机构又称为卷扬机构，其功用是实现重物的起升、降落与停止。起升机构通常由驱动装置、减速装置、卷筒、滑轮、钢丝绳、制动装置、取物装置等组成。图7-21液压传动起升机构如图7-21所示是液压传动机构简图。该机构由油马达1、减速器4、卷筒5、制动器3、离合器8、钢丝绳7和吊钩滑轮等组成。这是流动式起重机常见的起升机构。油马达1驱动两级圆柱齿轮减速器4，减速器的输出轴与卷筒轴连成一体，通过离合器8与卷筒实现接合和分离。当离合器接合并给油马达供油时，制动器3松闸，动力由卷筒轴经离合器带动卷筒5转动。改变压力油的流动方向时，油马达反转，卷筒的旋转方向也相反，从而实现吊钩6的升降换向。停止供油时，油马达停止转动，制动器同时立即上闸，吊钩停止运动。离合器8除了可以传递动力外，还可以实现吊钩重力下放，提高作业效率。当推动离合器操纵手柄使其处于分离位置时，离合器分离，切断卷筒轴与卷筒的连接，卷筒处于浮动状态，这时缓慢解除制动器的制动，可以使吊钩自由下落。正常进行吊钩重力下降时，应随时控制好制动力的大小，使吊钩下降速度适当。小型起重机的起升高度低，动力升降能满足作业速度的要求，起升机构不设离合器，由卷筒轴直接驱动卷筒转动。1、驱动装置液压传动起升机构的驱动装置有高速油马达和低速油马达两种。高速油马达重量轻、体积小，容积效率高，应用甚广。 电力传动的起升机构按使用的电源不同，驱动装置分为直流电动机和交流电动机两种。QL3-16型轮胎起重机起升驱动装置由直流电动机驱动，电动机所用的电流是由起重机上以柴油机为动力的直流发电机提供的。操纵柴油机的油门，柴油机的转速发生变化，发电机的输出电压发手变化，电动机的转速也发生变化，从而实现了起升机构的无级调速。2、减速器起升机构采用的减速器有圆柱齿轮减速器，蜗轮减速器、行星齿轮减速器等。电力驱动和机械直接驱动的起升机构常用蜗轮减速器，液压驱动的起升机构常用圆柱齿轮减速器和行星齿轮减速器。3、卷筒流动式起重机起升机构的卷筒有单卷筒单轴式、双卷筒单轴式（又称串联式如图7-22），双卷筒双轴式（又称并联式），双卷筒独立驱动式。单卷筒单轴式是最基本的形式，只有一个吊钩动作，结构简单，适用于小型起重机。中、大型起重机需要扩大作业范围，起升机构装有两个卷筒，组成主卷扬和副卷扬，分别驱动主钩和副钩。双卷扬单轴式如图7-22所示；该装置是在一根卷筒轴装有两个卷筒，由一个马达带动减速器集中驱动，每个卷筒分别装有各自的离合器和制动器，保证独立工作。这种结构与双卷筒独立驱动机构相比，可以省去一套传动装置和一个马达，所以外形尺寸小，重量轻、费用低，其缺点是每个卷筒的长度受到限制，从而影响卷筒的钢丝绳容量，因而只适用于中型起重机。双卷筒独立驱动式是由两组单卷筒单轴式起升机构组成，其优点是整机布置合理，功能增多，适用于大型起重机。4、离合器离合器是流动式起重机某些机型起升机构的组成部分。它安装在卷筒轴上，其作用有三：一是使卷筒轴与卷筒接合，将来自减速器的动力传递给卷筒。二是能使卷筒与卷筒轴分离，使吊钩实现重力下放。三是离合器的主、从动部分可以相对滑动，遇到过大冲击时可以防止机件损坏。离合器的形式一般是内涨式离合器，其构造如图7-23所示。它一般由离合器蹄片，磨擦片、作用油缸、回位弹簧、轮毂、离合器底板，卷筒轴及卷筒组成。 图7-22双卷筒单轴式 图7-23 离合器构造示意图 1-马达 2-减速器 3-主卷筒 1-离合器蹄片 2磨擦片 3回位4-副卷筒 5、6-离合器 弹簧 4-支销 5-离合器作用油缸 6-轮7、8-制动器 9-卷筒轴 毂 7-离合器底板 8-卷筒轴 9-卷筒当作用油缸5通入压力油时，蹄片1张开，离合器接合；当油缸内的压力油流回油箱时，在回位弹簧3的作用下，蹄片与轮毂分开，离合器分离。对离合器的安全技术要求是：（1）应有足够的摩擦力矩以传递动力。（2）蹄片铆丁不得外露，不得有油污。（3）离合器油缸的作用压力应有指示装置，压力符合规定，一般不低于4-6MPa，油缸不得漏油。（4）分离迅速彻底，接合平顺紧密，并应有良好的散热能力。（5）离合器操纵手柄应有定位装置，锁止可靠。5、制动装置起升机构的制动装置有带式制动器、块式制动器和盘式制动器，与第三章所介绍的制动器基本相同，只是松闸的动力源略有区别。图7-24是带式液压制动器示意图。图7-25是块式液压制动器示意图。这两种制动器和盘式制动器都是由弹簧上闸，油缸松闸的。松闸油缸的压力油都是在起升机构工作的同时直接从起升油路获得。 图7-24 带式制动器 图7-25块式制动器机械传动和电力驱动的起升机构制动装置一般安装在减速器的高速轴上。液压驱动的起升机构装置安装位置有三种。无离合器的，制动器安装在减速器的高速轴上；有离合器的，制动器安装在卷筒上；行星减速器的盘形制动器则装在减速箱内。6、起升机构的安全技术要求（1）起升机构应装有常闭式制动器。（2）设有离合器的起升机构的制动器应是可操作的。（3）重物下降时应有限速保护措施。（4）应设有起升高度限位装置。（5）起升机构的钢丝绳、吊钩、卷筒、滑轮、减速器、制动器等应分别满足第二、三章的安全技术要求。二、吊臂装置吊臂又叫起重臂，装在转台上，用来支撑起升钢笔绳，滑轮组，吊钩及被吊起的重物。吊臂的强度决定起重机的最大起重量，吊臂的长度还决定起重机的工作高度，吊臂是起重机重要的金属结构件。流动式起重机吊臂有桁架式吊臂和箱形伸缩吊臂。起重机在行驶状态下有二个基本臂长，作业时又需要不同的工作臂长。桁架吊臂是靠人工接长的，箱形吊臂则是通过液压伸缩机构来实现。1、桁架式吊臂桁架式吊臂由角钢、钢管或异型钢管焊接而成，整根吊臂可以分为臂根节段、顶节段和多节中间节段。增减中间节段的数量可以改变臂长。桁架吊臂重量轻，强度大，多在轮胎起重机和履带起重机上采用。2、箱形吊臂箱形吊臂又称伸缩吊臂，它由吊臂和伸缩机构组成。（1）吊臂吊臂由高强度低合金钢板焊接而成，国产起重机吊臂多用16Mn，15MnTi,15MnVN等高强度钢板,以16Mn钢板最常用。箱形吊臂的基本截面是矩形截面。吊臂通常由基本臂和多节伸缩臂组成。（2）伸缩机构伸缩机构由伸缩油缸、油缸支撑机构、平衡阀、滑块及其他传动机构组成。图7-26所示是QY-8型汽车起重机的吊臂和伸缩机构。伸缩臂、油缸等安装在基本臂内，油缸通入压力油时，伸缩臂可以在基本臂内伸出和缩回，满足工作要求。 图7-26 QY-8汽车起重机吊臂伸缩机构I-基本臂 II-伸缩臂平衡阀 III-吊臂伸缩油缸 IV-托辊 V伸缩臂1-缸筒 2-滚轮 3-调整螺杆 4-锁紧螺母 5、6、7、8、9-滑块 10-导向滑轮按吊臂伸缩方式不同，伸缩机构可分为四种：顺序伸缩机构、同步伸缩机构、独立伸缩机构、程序伸缩机构。顺序伸缩机构：吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂按照一定的伸缩顺序完成伸缩动作。同步伸缩机构：吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂同时以相同的行程比率进行伸缩。独立伸缩机构：吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂均能独立进行伸缩。程序伸缩机构：吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂可按照预选程序完成伸缩动作。预定程序有每节伸缩臂各伸出1/3，1/2，5/6或全伸等。3、吊臂装置的安全技术要求（1）单节吊臂在水平平面和垂直平面内的直线度均不大于4mm。（2）桁架臂各弦杆和腹杆的直线度不大于公称长度的2/10000。（3）伸缩臂侧面间隙不大于2.5mm,上下面间隙不大于5mm。（4）吊臂不得有开焊和裂纹，加固所用的材料应与母材一致。（5）吊臂回缩时应有限速装置。（6）在额定载荷作用下，吊臂在吊重平面内的弹性变形应不大于L210-5，L为臂长（）三、变幅机构变幅机构的作用是改变起重机的工作幅度，扩大和调整起重机的工作范围。变幅机构的形式有挠性变幅机构和刚性变幅机构。1、挠性变幅机构图7-27是挠性变幅机构示意图，这种变幅机构适用于桁架臂起重机。挠性变幅机构是利用钢丝绳和卷扬机构进行变幅的机构。它由卷扬机、人字架、变幅滑轮组、拉臂绳、变幅绳和防吊臂后倾装置等组成。当卷扬机工作时，收放变幅钢丝绳，改变变幅动、静滑轮组之间的距离，从而实现吊臂变幅。卷扬机是蜗轮减速卷扬机，它具有一定的自锁能力。2、刚性变幅机构刚性变幅机构是利用变幅油缸进行变幅的，油缸两端分别与转台和吊臂铰接，油缸伸缩时，带动吊臂起落，实现变幅。刚性变幅有单缸变幅和双缸变幅之分。小型起重机用单缸变幅，中、大型起重机常用双缸变幅。按照油缸与吊臂相互作用的位置，变幅机构又可分为前支式、后支式和后拉式三种。图7-27 挠性变幅机构1-拉臂绳 2-变幅动滑轮组 3-变幅绳 4-变幅定滑轮组5-人字架6-变幅卷扬机 7-起升卷扬机 8-桁架吊臂（顶节段）9-桁架吊臂（根节段）3、变幅机构的安全技术要求（1）挠性变幅机构必须安装常闭式制动装置。（2）挠性变幅机构必须装设幅度限位装置和防止吊臂后倾装置。（3）变幅机构应安装幅度指示装置。（4）变幅机构应安装吊臂下降限速锁紧装置。四、回转机构回转机构的作用是使上车部分绕起重机的回转中心做回转运动，并以滚动支撑的形式将上车和下车连成一体，使上车的载荷传到底盘车架上。回转机构由回转减速箱和回转支撑等组成。回转支撑带齿部分与下车连接，另一部分与上车连接。当回转减速箱工作时，其输出轴的小齿轮与回转支撑的大齿轮啮合，带动上车旋转（如图7-28）。1、回转减速箱回转减速箱安装在转台上。起重机的回转速度很低，每分钟不超过3-4转。因此，减速箱的减速比要求很大。所以回转机构的减速箱多采用蜗轮减速器和摆线针轮减速器。2、回转支撑回转支撑有支撑滚轮式和滚动轴承式支撑。支撑滚轮式主要由滚轮、环开轨道、中心枢轴、反滚子等组成，履带起重机、轮胎起重机和机械式汽车起重机常用这种结构。滚动轴承回转支撑与大型推力滚动轴承相似。它由上座圈、下座圈、齿圈、滚动体、连接螺栓、调整垫片等组成。按滚动体不同，又可分为交叉滚柱支撑、单排滚珠支撑、双排滚珠支撑和滚珠/滚柱支撑等。3、回转机构的安全技术要求（1）回转机构应有制动装置和回转定位装置。（2）回转支撑应保证润滑良好。图7-28（3）回转支撑螺栓不得松动，并且不得利用普通螺栓代替。五、支腿机构支腿机构的作用是使起重机与支撑面形成刚性支撑，提高起重机的工作能力和稳定性。支腿机构一般由支腿构件、支腿油缸、液压锁、稳定器等组成。1、支腿流动式起重机的支腿机构一般有蛙式支腿、H形支腿、X形支腿和辐射形支腿。支腿的动作是靠油缸伸缩来实现的。为了保证支腿可靠地工作，防止作业时支腿回缩，垂直支腿油缸均采用液压锁锁定。为了提高稳定性，有的大型起重机采用两节水平支腿的伸缩机构，进一步增大横向支腿的跨距。2、稳定器稳定器的作用是保证起重机外伸支腿作业时轮胎脱离地面，提高作业稳定性。后桥使用弹性悬挂的起重机必须设置稳定器。稳定器的常见形式有挂钩式和钢丝绳悬挂式。工作时，利用挂钩或钢丝绳将后桥提起，轮胎便离开地面。3、支腿机构安全技术要求（1）液压支腿在作业状态和非作业状态均应有锁定装置。（2）伸缩支腿单侧间隙不大于3mm，垂直平面内的间隙不大于5mm。（3）支腿不得有裂纹、开焊和影响安全的缺陷。（4）不得任意改变支腿的跨距。（5）支腿滑道应润滑良好。第四节 流动式起重机的液压系统一、液压油与液压元件1、液压油液压油是液压系统传递能量的工作介质。在液压原件的磨擦部位又起着润滑、冷却与密封的作用。液压油应具有以下性能：(1)低凝点。凝固点的温度低，确保在低温条件下液压油具有良好的流动性。(2)合适的黏度。黏度是选用液压油的重要指标，合适的黏度，能保证润滑又可以防止泄漏，使系统维持正常的压力和速度。(3)黏温性。即黏度随温度变化的程度。黏度随温度变化越小，黏温性越好，液压油的质量越好。(4)消泡性。系统出现气泡时，油液内的气泡应能迅速消失，保证系统正常工作。(5)抗乳化性。液压油应具有使水分易于从油中分离出来性能，防止乳化。(6)化学稳定性。液压油的稳定性好，不易变质分解。(7)相容性。液压油与液压装置中的有机材料，如密封件等接触浸泡，应不使其受到溶解、腐蚀和损伤。常用的液压油有20号、30号、40号。使用时应根据使用说明书的规定选用，不可随便使用。2、液压元件起重机常用的液压元件有油泵、油缸、液压马达、溢流阀、换向阀、平衡阀、液压锁、中心回转接头、蓄能器、油箱等。（1）油泵油泵是动力元件，由发动机驱动油泵动转将机械能转变为压力能，进而推动起重机的工作机构工作。常用的油泵有齿轮泵和轴向柱塞泵。齿轮泵的结构简单，自吸能力强，最高压力可达21MPa，价格便宜，能实现多泵一轴驱动制成多联泵，满足起重机工作时分流和合流的需要。故而在起重机的液压系统中多使用齿轮泵。油泵的主要性能参数有：额定压力。油泵在连续运转情况下所允许使用的工作压力。最大压力。油泵在短时间内超载运转所允许的极限压力。流量。单位时间内油泵输出液压油的体积。额定转速。油泵在正常工作情况下允许的最高转速。（2）液压马达液压马达又称油马达，是执行元件。它将压力能转变为机械能，驱动起升机构或回转机构运转。起重机上常用的油马达有齿轮式马达和柱塞式马达。轴向柱塞油马达因其容积效率高、微动性能好，在起升机构中最为常用。油马达与油泵互为可逆元件，构造基本相同，有些柱塞马达与柱塞泵则完全相同，可互换使用。油马达的主要性能参数有：排量。油马达每旋转一周所排出液压油的体积。输出扭矩。在额定工作压力下油马达的实际输出扭矩。（3）油缸油缸是执行元件，它将压力能转变为活塞杆直线运动的机械能，推动机构运动，变幅机构、伸缩机构、支腿等均靠油缸带动。图7-29是起重机油缸的一种常见结构，为活塞式双作用油缸。它由缸筒、活塞、活塞杆、缸盖、导向套、密封圈等组成。活塞外径有两个Y形密封圈（有的是O形圈），防止内漏。活塞中间装有耐磨塑料圈，防止活塞与缸筒直接接触损坏油缸内表面。导向套对活塞杆运动起导向作用，防止活塞在缸筒内发生倾斜拉缸。为防止外漏，在活塞杆与缸盖之间，缸盖与缸筒之间均装有密封圈。为防止灰尘进入缸内，在活塞杆与缸盖间还装有防尘圈。为了提高密封性和延长油缸的使用寿命，缸筒内壁和活塞外径均要求有很高的光洁度。活塞杆表面还要镀铬抛光。图7-29 油 缸1-缸筒 2-活塞杆 3-缸底 4-活塞 5-耐磨圈 6、9、10-密封圈 7-耳环 8-导向套（4）平衡阀平衡阀是控制元件，它安装在起升机构、变幅机构、伸缩机构的液压系统中，防止工作机构在负载作用下产生超速运动，并保证负载可靠地停留在空中，平衡阀是保证起重机安全作业不可缺少的重要元件，其构造见图7-30，由主阀芯、主阀弹簧、导控活塞、单向阀、阀体、端盖等组成。主阀芯的开启受导控活塞的控制。主阀弹簧一般为固定式，也有的为可调式。通过调整端盖上的调节螺钉来改变平衡阀的控制压力。图7-30 平衡阀1-导控活塞 2-阀体 3-单向阀 4-主阀芯 5-主阀弹簧 6-端盖（5）液压锁液压锁又叫液控单向阀，是控制元件。它安装在支腿液压系统中，能使支腿油缸活塞杆在任意位置停留并锁紧，支撑起重机，也可以防止液压管路破裂可能发生的危险，凡是支腿油缸都装有液压锁，它的构造如图7-31所示，主要由阀体、柱塞和两个单向阀组成，柱塞可左右移动，打开单向阀。当从A口进油时，柱塞右移顶开B端单向阀，反之，打开A端单向阀，油路形成通路，如果A、B口均不进油时，两单向阀封闭，起锁紧作用。图7-31 双向液压锁1-阀体 2-柱塞 3-单向阀（6）换向阀换向阀也称分配阀，属控制元件，它的作用是改变液压油的流动方向，控制起重机各工作机构的运动，多个换向阀组合在一起称为多联阀，起重机下车常用二联阀操纵下车支腿，上车常用四联阀，操纵上车的起升、变幅、伸缩、回转机构，换向阀的构造如图7-32，主要由阀芯和阀体两个基本零件组成，改变阀芯在阀体内的位置，油液的流动通路就会发生变化。工作机构的运动状态也随之改变。图7-32 换向阀的结构原理（7）溢流阀溢流阀是控制元件。它是液压系统的安全保护装置，可限制系统的最高压力或使系统的压力保持恒定，起重机使用的溢流阀是先导式溢流阀，构造见图7-33。它主要有主阀和导阀两部分组成。主阀随导阀的启闭而启闭，主阀部分有主阀芯，主阀弹簧，阀座等。导阀部分有导阀、导阀弹簧、阀座、调整螺钉等，当系统压力高于调定压力时，导阀开启少量回油。由于阻尼作用，主阀下方压力大于上方压力，主阀上移开启，大量回油，使压力降至调定值，转动调节螺钉即可调整系统工作压力的大小。图7-33 溢流阀 1-导阀 2-主阀（8）油箱油箱属辅助元件，由铁板焊接而成，它的主要作用是储油、散热、分离混入油的水分、空气和杂质等。（9）蓄能器蓄能器属辅助元件，它的作用是储存能量，使离合器油路维持规定的工作压力。起重机上常用的蓄能器是活塞式和橡皮袋式蓄能器。二、液压系统的基本回路1、调压回路调压回路的作用是限定系统的最高压力，防止系统的工作超载。如图7-34所示是起重机主油路调压回路，它是用溢流阀来调整压力的，由于系统压力在油泵的出口处较高，所以溢流阀设在油泵出油口侧的旁通油路上，油泵排出的油液到达A点后，一路去系统，一路去溢流阀，这两路是并联的，当系统的负载增大油压升高并超过溢流阀的调定压力时，溢流阀开启回油，直至油压下降到调定值时为止。该回路对整个系统起安全保护作用。2、卸荷回路当执行机构暂不工作时，应使油泵输出的油液在极低的压力下流回油箱，减少功率消耗。油泵的这种工况称为卸荷。卸荷的方法很多，起重机上多用换向阀卸荷，图7-35所示是利用滑阀机能的卸荷回路，当执行机构不工作时，三位四通换向阀阀芯处于中间位置，这时进油口P与回油口O相通，油液便流回油箱卸荷，图中的M、H、K型滑阀机能都能实现卸荷。 图7-34 调压回路 图7-35利用滑阀机构卸荷 图7-36限速回路3、限速回路限速回路也称平衡回路，起重机的起升马达，变幅油缸及伸缩油缸在下降过程中，由于载荷与自重的重力作用，有产生超速的趋势，运用限速回路能可靠地控制其下降速度。图7-36为常见的限速回路，油马达右侧为吊钩下降的回油路，装有平衡阀（也叫限速液压锁）。当吊钩起升时，压力油经右侧平衡阀的单向阀通过，油路畅通，当吊钩下降时，左侧进油，但右侧平衡阀回油通路封闭，马达不能转动，只有当左侧进油压力达到开启压力，通过控制油路（虚线）打开平衡阀芯形成回油通路，马达才能转动使重物下降，如在重力作用下马达发生超速运转，则造成进油路供油不足，油压降低，使平衡阀芯开口关小，回油阻力增大，从而限定重物的下降速度。4、锁紧回路起重机执行机构经常需要在某个位置保持不动，如支腿，变幅与伸缩油缸等，这样必须把执行元件的进口油路可靠地锁紧，否则，便会发生“坠臂”或“软腿”危险，除用平衡阀锁紧外，还有如图7-37所示的液控单向阀锁紧。它用于起重机支腿回路中。当换向阀处于中间位置，即支腿处于收缩状态或外伸支撑起重机作业状态时，油缸上下腔均被液压锁的单向阀封闭锁紧，支腿不会发生外伸或回缩现象，当支腿需外伸（收缩）时，液压油经单向阀进入油缸的上（下）腔，并同时作用于单向阀的控制活塞打开另一单向阀，允许油缸伸出（缩回）。5、制动回路如图7-38所示为常闭式制动回路，起升机构工作时，扳动换向阀，压力油一路进入油马达，另一路进入制动器油缸推动活塞压缩弹簧实现松闸。 图7-37 锁紧回路 图7-38制动回路三、流动式起重机液压系统如图7-39是QY-8型汽车起重机的液压系统。该系统由油泵1供油，压力油经滤清器6，分路阀5后，可分别给上车或下车供油，当阀5在图示位置时，压力油经中心回转接头22流入上车四联换向阀D、C、B、A，如果将阀5变换到左位，则压力油流入支腿换向阀2、3，上车回油经阀A，中心回转接头22返回油箱23，下车回。油经阀3返回油箱。四联换向阀A、B、C、D分别控制卷扬机构的起升马达18，回转机构的回转马达15，变幅油缸13，伸缩油缸11的动作，当四个阀都处于中位时，油泵卸荷，油液全部流回油箱，由于四联换向阀油路串联，故当空载或轻载时，各工作机构可以进行组合动作。上车的起升、变幅和伸缩油路中分别装有平衡阀12、14和19，用以控制负载下降速度，防止重物坠落和油缸回缩。卷扬马达18通过两级齿轮减速器驱动卷筒转动，在减速器高速轴上装有常闭式瓦块制动器17，制动器靠弹簧力制动，当制动油缸通入压力油时，可以克服弹簧压力将制动器打开，制动油缸前装有单向节流阀16，它与主油路在K点相接。由于K点位于起升控制阀A之前，所以只要阀A处于中位时，没有压力油进入制动油缸，制动器17则处于制动状态。而阀A处于工作位置，卷扬马达18旋转时，制动油缸进入压力油，制动松开，单向节流阀16的作用是使制动器油缸滞后于马达18进油，这样可以避免马达转动瞬间，发生溜钩现象。回转油马达15的回路中没有制动装置，它的制动靠阀B的M型滑阀机能来实现。下车的蛙式支腿油缸7、8分别由串联的M型三位四通阀2、3操纵，支腿油缸装有双向液压锁9。在后支腿回路中，并联有稳定器油缸10，放后支腿时，压力油同时将稳定器油缸的活塞杆推出，将后桥挂起，收后支腿时，油缸收缩，将后桥放下。溢流阀21、22分别保护上车与下车油路。上车与下车的工作压力不同，下车的工作压力为16MPa,上车的工作压力为25MPa。在油泵出口处装有滤清器6，用以保护油泵以外的液压元件，为了避免滤清器堵塞而损坏滤芯或其他元件，滤清器前面管路设有压力表4，当空转时，如果压力表读数超过1MPa，则说明滤清器很脏应进行保养清洗。阻尼塞对压力油起阻尼作用，能保护压力表并防止压力表指针急剧摆动。图7-39 QY-8型汽车起重机液压系统1-油泵 2-前支腿换向阀 3-后支腿换向阀 4-压力表 5-分路阀 6-滤清器 7-前支腿油缸 8-后支腿油缸 9-双向液压锁 10-稳定器油缸 12、14、19-平衡阀 13-变幅油缸 15-回转油马达 16-单向节油阀 17-制动器 18-卷扬马达 20、21-溢流阀 22-中心回转接头 23-油箱四、液压系统的安全技术要求（1）液压系统应有压力表，指示准确。（2）液压系统应有防止过载和冲击的装置。采用溢流阀时，溢流压力不得大于系统工作压力的110。（3）应有良好的过滤器或其他防止液压油污染的措施。（4）液压系统中，应有防止被吊重或臂架驱动使执行元件超速的措施。（5）液压系统工作时，液压油的温升不得超过40。（6）支腿油缸处于支撑状态时，基本臂在最小幅度悬吊最大额定起重量，15分钟后，变幅油缸和支腿油缸活塞杆的回缩量均应不大于6mm。（7）平衡阀必须直接或用钢管连接在变幅油缸、伸缩油缸和卷扬马达上，不得用软管连接。（8）各平衡阀的开启压力符合说明书要求。（9）使用蓄能器时，蓄能器充气压力与安装应符合规定。（10）手动换向阀的操作与指示方向一致，操纵轻便，无冲击跳动。起升离合器操纵手柄应设有锁止机构，工作可靠。（11）液压系统应按设计要求用油，油量满足工作需要。（12）油泵和液压马达无异响，系统工作正常，不得漏油。第五节 流动式起重机的安全装置流动式起重机的安全防护装置一般有力矩限制器、超载限制器、上升极限位置限制器、幅度指示器、防吊臂后倾装置、回转定位装置、安全防护罩、电气设备防雨罩等，这些装置的作用、构造及原理等第三章已有介绍，具体可见表7-1，本节仅对起重臂幅度限位装置作简要说明。挠性变幅起重机应设有起重臂幅度限位保护装置，对起重臂的最大仰起角度加以限制。幅度限位装